[发明专利]面向近场通信的可见光识别收发装置

说明书

(一)技术领域

本发明属于基于LED的可见光通信(Visible Light Communication，缩写为VLC)通信系统技术领域。

(二)背景技术

随着对通信服务质量和速度的要求不断提升，现有的无线通信由于频谱资源限制以及电磁干扰等因素而面临瓶颈。而可见光通信(Visible Light Communication，缩写为VLC)凭借其丰富和自由的频谱资源，无电磁干扰和保密性优良成为具有潜力的通信技术。此外，随着近年来LED灯逐渐取代传统白炽灯作为光源，可以同时实现调制信号和照明用途，为可见光通信提供了基础和条件。

一般的基于白光LED的可见光通信系统包括完整的发射端，信道传输和接收端三个部分。在发射端，原始信号经过调制和预处理后转换为光信号由LED发送，通过自由空间发射。在接收端，光线通常由经接收机前端的透镜聚焦到光电探测器上，将光信号转换为电信号之后再进行解调等操作就可以提取出原始信号。迄今为止，大量实验已经证实了可见光系统在室内环境下最高可以达到大约1Gbit/s的数据传输速率。

为了达到高速的数据率，接收端需要速率合适的光电检测器(Photo Detector，缩写为PD)。而目市面上常见的摄像头可以作为可见光通信的接收机，摄像头采用卷帘效应可以达到比普通摄像头更高的速率。目前已有实验提出了数据速率达到1.68Kbit/s的基于卷帘效应(Rolling Shutter Effect，缩写为RSE)的可见光通信系统。尽管此速率无法满足室内无线通信的要求，但是可以适用于对速率要求较低的近场识别通信系统。

目前，市面上广泛的应用的近场身份识别通信系统采用射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写为RFID)。RFID具有便携，快速和灵活的优点，但由于是基于射频的传输，系统不可避免的会存在电磁干扰的问题。这使得RFID技术不适用于对电磁波敏感的环境下。基于目前广泛应用LED光源和基于卷帘效应的摄像头的情况，本发明提出了一种面向近场通信的可见光识别收发装置，即可见光身份识别技术(Visible Light Identification，缩写为VLID)。该装置利用LED光源和摄像头作为发射端和接收端部件进行近场的身份信息传输和识别，可以应用于不同的近场场景的身份识别验证，尤其在对电磁干扰敏感的环境下具有显著优势。

(三)发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种面向近场通信的可见光识别收发装置。此装置利用LED光源作为发射端发射光信号部件，基于RSE的摄像头作为光电检测器，可以实现近场的可见光身份识别信息通信。整个装置分为移动装置和识别装置两个部分，每个装置都具有接收和发送的功能，移动装置和识别装置之间通过可见光进行数据交换通信。

为了实现上述目的，本发明所采用的可见光身份识别通信识别装置具体方案如下：

通过摄像头检测和接收传输的可见光信号，将光信号转换成电信号，传输至微处理器。微处理器在对信号进行分析处理之后，通过数字电路调制和处理后，控制LED触发器控制LED光源将信号发送出去。识别装置具有本地储存器和网络接口，同时为其他可能的应用预留了外部接口，如显示器，USB等。

本发明还提供了可见光身份识别通信识别装置，包括：

一个基于RSE的摄像头，用于检测和接收可见光信号，将可见光信号转换为电信号输出；

一个微处理器，用于接收电信号的分析处理，对接收的身份信息进行识别认证以及后续控制信息的发送；

一个内置的储存器，用于保存部分需要使用的数据，提高识别过程的效率和可靠性；

一个网络接口，用于与数据中心的信息交换，完成身份识别验证等过程；

一个数字电路模块，接收来自微处理器的信号，对信号进行调制，以调制后的信号控制LED触发器工作；

一个LED触发器，通过数字电路的输入信号控制LED进行可见光光信号的发送；

一个LED光源，将电信号装换为光信号发送；

数个预留接口，可以外接装置完成不同的功能要求，如音响、显示器或摄像头等。

为了实现上述目的，本发明所采用的可见光身份识别通信移动装置具体方案如下：

由于识别设备的双向通信功能，移动装置的大致结构与识别装置相同。通过软件控制给处理器命令信号，处理器处理信号后通过数字电路控制触发器，触发器控制LED的发送光信号。同时移动装置通过摄像头接收光信号。但由于移动装置的便携要求，移动装置自带有电源以供使用。